В 1928 году Бартон дебютировал на Бродвее, с 1932 года начинает регулярно сниматься в кино. В 1932 году МакЛэйн пишет пьесу «Рандеву», которую ставит известный бродвейский режиссер Артур Хопкинс с автором в главной роли. Благодаря успеху «Рандеву» актер заключил контракт с «Warner Bros», познакомился с известными деятелями кино, что поспособствовало его дальнейшей карьере.
В 1950-х годах начинает работать на телевидении. На протяжении более чем 30-летней кинокарьере МакЛэйн снялся во многих классических фильмах, но наиболее известна его роль генерала Мартина Петерсона в телевизионном юмористическом сериале 1960-х годов «Я мечтаю о Джинни».
Бартон МакЛэйн был дважды женат. В браке с первой женой Мартой Стюарт, с которой впоследствии он разведется, родились двое детей. Во второй раз актер женился в 1939 году на актрисе Шарлотте Уинтерс, с ней он прожил до конца своей жизни. Бартон МакЛэйн умер 1 января 1969 года в Санта-Монике, Калифорния, США.
За свой вклад в киноискусство Бартон МакЛэйн удостоен звезды на Голливудской аллее славы.